СИНЕИЗЛУЧАЮЩИЙ КАТОДОЛЮМИНОФОР НА ОСНОВЕ ОКСИОРТОСИЛИКАТА ИТТРИЯ-ГАДОЛИНИЯ, АКТИВИРОВАННОГО ЦЕРИЕМ Российский патент 2005 года по МПК C09K11/79 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к катодолюминофорам на основе оксиортосиликата иттрия, активированного церием, используемым для изготовления экранов фоторегистрирующих электронно-лучевых приборов и полноцветных плоскостных индикаторов с холодными катодами (FED-индикаторов).

Наряду с координатами цветности (х, у) при сравнении катодолюминофоров между собой важнейшими светотехническим параметрами являются светоотдача η [лм/Вт] в экране (либо в порошке). Для катодолюминофоров синего цвета свечения еще одним важнейшим светотехническим параметром сравнения является отношение η /у, характеризующее возможность работы катодолюминофора в полноцветных электронно-лучевых устройствах отображения информации без перегрузки синего прожектора.

Известен катодолюминофор с малым временем послесвечения на основе оксиортосиликата иттрия, активированного церием [А.Н.Gomes de Mesquita and A.Bril, Mat. Res. Bull., Vol.4, pp.643-650, 1969], используемый в мировой практике для изготовления экранов фоторегистрирующих электронно-лучевых приборов.

Основными недостатками известного катодолюминофора являются низкое значение интегральной светоотдачи и неудовлетворительное значение отношения светоотдачи η к координате “у”, т.е. величины η /у.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является катодолюминофор на основе оксиортосиликата иттрия-гадолиния, активированного церием, следующего состава Y_1,00Cd_0,98Ce_0,02SiО₅ [J.Shmulovich, G.W.Berkstresser and other, J.Electrochem. Soc., Solid-State Science and Technology, Vol.135, pp.3141-3151, 1988].

Введение в катионную подрешетку катодолюминофора ионов гадолиния вместо части ионов иттрия повышает его светоотдачу. Так, введение в состав люминофора гадолиния уже в количестве примерно 1% атомных сопровождается получением люминофора с максимумом излучения λ =426 нм и увеличенной яркостью на 2-3%. Однако координата цветности "у" известного катодолюминофора увеличивается и его свечение приобретает менее ярко выраженный синий цвет с голубоватым оттенком.

Задачей настоящего изобретения является получение катодолюминофора на основе оксиортосиликата иттрия-гадолиния, активированного церием с увеличенной интегральной световой отдачей и повышенным соотношением световой отдачи η к координате “у”, т.е. η /y.

Указанная задача решается тем, что катодолюминофор синего цвета свечения на основе оксиортосиликата иттрия-гадолиния, активированного церием, дополнительно содержит в анионной решетке титан при общей формуле катодолюминофора (Y_2-m-nGd_mCe_n)(SiO₅)_1-p(TiO₅)_p, где m=0,001-0,5; n=0,005-0,05; р=0,001-0,01.

Содержание в предлагаемом катодолюминофоре титана в концентрации 0,01 ат.ед. приводит к уменьшению координаты цветности "у" без заметного влияния на светоотдачу η . Соответственно возрастает отношение η /у. При увеличении содержания титана до 0,05 ат.ед. светоотдача η начинает снижаться, а дальнейшее увеличение содержания титана выше 0,05 ат.ед. приводит к получению двухфазного продукта с невысокими светотехническими характеристиками.

Предлагаемый катодолюминофор получают следующим образом.

Оксид иттрия Y₂O₃ растворяют в кипящей азотной кислоте и оксиде гадолиния, затем добавляют нитрат церия Се(NО₃)₃·_{6Н2O и доводят до полного растворения.}

Затем раствор доводят до рН=2,5-3 и проводят осаждение оксалатов избытком щавелевой кислоты. Полученные оксалаты отжимают на фильтре и прокаливают при температуре 600° С в течение 2 часов. Прокаленные оксалаты смешивают тщательно в аттриторе с пылевидной кремневой кислотой и диоксидом титана (ТiO₂). Полученную шихту размещают в тигле с плотно притертой крышкой. Термическую обработку шихты проводят со скоростью подъема 12° /мин при Т=1280-1370° С в течение 1 часа, после чего содержимое тигля охлаждают до комнатной температуры.

Полученный спек растирают пестиком, пропускают через сито и полученный катодолюминофор подготавливают в посеребренной кювете для измерения параметров в разборной электронно-лучевой трубке (РЭЛТ). С помощью специальной электронно-оптической системы в РЭЛТ создают остросфокусированный электронный пучок с d_эп≤_{0,3мм, который разворачивается в растр с числом строк n=300. Предварительно утрамбованную поверхность люминофорного порошка облучают электронным растром с площадью S=1× h (1 - длина растра, h - его высота). Измеряют яркость свечения возбуждаемого экрана L (кд/м²), используя селеновый фотоэлемент ФЭС-10, специально коррегированный под кривую видимости глаза, и вычисляют по этому параметру светоотдачу η , используя значения параметров возбуждающего электронного пучка и фиксированные для данной установки геометрические коэффициенты схемы измерения.}

Ниже приведены конкретные примеры предлагаемого катодолюминофора и способа его получения.

Пример 1. 17,91 г оксида иттрия (Y₂О₃) чистотой 99,999 растворяют в кипящей азотной кислоте (марки ОСЧ) и 7,24 г оксида гадолиния (Gd₂О₃) (99,995), затем в раствор добавляют 0,65 г нитрата церия Се(NО₃)₃·_{6Н2O и доводят до полного растворения.}

Затем раствор доводят до рН=2,5-3 и проводят осаждение оксалатов избытком щавелевой кислоты. Полученные оксалаты отжимают на фильтре и прокаливают при температуре 600° С в течение 2-х часов. Прокаленные оксалаты тщательно смешивают в аттриторе с 5,994 г пылевидной кремневой кислоты (чистота 99,995) и 0,006 г диоксида титана (TiO₂).

Полученную шихту размещают в алундовом тигле с плотно притертой крышкой. Термическую обработку шихты проводят со скоростью подъема 12° /мин при Т=1300° С в течение 1 часа, после чего содержимое тигля охлаждают до комнатной температуры.

Полученный спек растирают пестиком, пропускают через сито и полученный катодолюминофор состава Y_1,585Gd_0,4Ce_0,015Si_0,999Ti_0,001O₅ подготавливают в посеребренной кювете для измерения параметров в разборной электронно-лучевой трубке (РЭЛТ).

Пример 2. Катодолюминофор состава Y_1,585Gd_0,4Ce_0,015Si_0,99Ti_0,01O₅ получают способом по примеру 1.

Пример 3. Катодолюминофор состава Y_1,984Gd_0,001Ce_0,015Si_0,995Ti_0,005O₅ получают способом по примеру 1.

Пример 4. Катодолюминофор состава Y_1,485Gd_0,5Ce_0,015Si_0,995Ti_0,005O₅ получают способом по примеру 1.

Пример 5. Катодолюминофор состава Y_1,585Gd_0,4Ce_0,015Si_0,995Ti_0,005O₅ получают следующим способом: ТiO₂ вводят в состав шихты в виде этилоксортотитаната Ti(OC₂H₅)₄, смачивая шихту 10%-ным спиртовым раствором этого соединения, затем шихту нагревают до 80° С и выдерживают при этой температуре в течение 0,5-1 часа, после чего проводят термическую обработку по примеру 1.

Пример 6. Катодолюминофор состава Y_1,585Gd_0,4Ce_0,015Si_0,995Ti_0,005O₅ получают способом по примеру 1.

Пример 7. Катодолюминофор состава Y_1,55Gd_0,4Ce_0,05Si_0,995Ti_0,005O₅ получают способом по примеру 1.

Результаты измерений светотехнических параметров катодолюминофоров приведены в таблице.

Предлагаемый катодолюминофор обладает высокими светотехническими свойствами не только в виде порошка, но и будучи сформированным в виде тонкослойного экранного покрытия.

Изобретение предназначено для электроники и может быть использовано при изготовлении экранов фоторегистрирующих электронно-лучевых приборов и полноцветных плоскостных индикаторов с холодными катодами. Люминофор имеет формулу (Y_2-m-nGd_mCe_n)(SiO₅)_1-p(TiO₅)_p, где m=0,001-0,5; n=0,0005-0,05; р=0,001-0,01. Y₂O₃ растворяют в кипящей HNO₃, добавляют Gd₂O₃ и Се(NO₃)₃·_{6Н2О. После полного растворения доводят рН до 2,5-3, осаждают оксалаты добавлением щавелевой кислоты. Осадок отфильтровывают, прокаливают при 600° С 2ч. Смешивают с пылевидной кремниевой кислотой и TiO2, прокаливают при 1300° С 1ч. Прокаленный люминофор измельчают, просеивают. Координаты цветности х=0,15-0,18; у=0,11-0,14; светоотдача η =(4,2-6,91) лм/Вт; соотношение η /у=35,0-49,36. 1 табл.}

Катодолюминофор на основе оксиортосиликата иттрия-гадолиния, активированного церием, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в анионной решетке титан при общей формуле катодолюминофора

(Y_2-m-nGd_mCe_n)(SiO₅)_1-p(TiO₅)_p,

где m=0,001-0,5; n=0,0005-0,05; р=0,001-0,01.